水蒸气气氛对不同原料热解挥发物反应及析炭行为的影响

摘要

热解是含碳原料高附加值利用的一种有效方法.以生物质、污泥和煤为研究对象探究不同原料热解过程中挥发物反应及析炭行为.结果表明，相比氮气，水蒸气作用下3种原料的热解焦油产率均降低，污泥和生物质的芳香度相比于煤低，挥发物中部分化合物的键能较低，更易与水蒸气发生重整反应，导致焦油产率明显降低.污泥和煤的析炭产率分别降低了27.46%和80.30%,而生物质热解析炭增加了331.75%.这主要归因于生物质热解产生较多高反应活性的含氧化合物，这类物质更易在挥发物的裂解和缩聚反应过程中诱导析炭形成.此外，3种原料热解挥发物中的小分子化合物易与水蒸气发生重整反应向气体转化，而大分子化合物不易反应，导致焦油中萘油和酚油等轻质焦油含量减少，重质焦油含量增加.水蒸气作用下原料特性影响焦油的化学组成和析炭的物理化学性质.与生物质和煤相比，污泥热解焦油中的芳香烃含量减少20.80%.污泥中C_ar-O结构较少，导致水蒸气与挥发物反应过程中C_ar-O断裂生成的芳香烃减少.水蒸气作用下3种原料热解挥发物发生重整反应，使析炭的无定型碳增加，石墨化程度降低，有效抑制了析炭的形成.

关键词

原料特性 / 挥发物反应 / 水蒸气气氛 / 析炭